もう迷わない！比熱と熱容量の違いについて理系ライターがわかりやすく解説
よぉ、桜木建二だ。お湯を沸かしたい。20℃の水を100℃のお湯にしたい。どれだけエネルギーが必要か？これを計算するのに、「20℃の水を100℃に加熱。」「80℃差。そう、熱容量に80をかけたらいい。」「いや待てよ、今回は比熱が与えられてるな。比熱だと重さもかける？」
比熱と熱容量はごっちゃになりそうだな。区別が曖昧だと計算間違いの元になるぞ！
今回は熱力学に詳しいライターR175と一緒に「比熱」と「熱容量」の違いをはっきりさせていくぞ！
解説／桜木建二
「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。
ライター／R175
理科教員を目指すブロガー。前職で高温電気炉を扱っていた。その経験を活かし、教科書の内容と実際の現象を照らし合わせて分かりやすく解説する。
1.比熱と熱容量
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比熱も熱容量も温度を上げるため、どれだけエネルギーが必要かを表す。「温めやすさ」の指標。
物質全体の温度を1℃上げるのに必要なエネルギーが熱容量。
物質1gの温度を1℃上げるのに必要なエネルギーが比熱。
これを丸暗記すれば、温度上昇の計算は余裕かもしれない。
ただ、なぜこのような定義をしているかを理解していないと公式を忘れやすい。比熱と熱容量が区別できなくなって計算間違いをするリスクも出てくる。
この記事では熱容量と比熱違いを明確にします。
2.比熱と熱容量の共通点
image by Study-Z編集部
まずは共通点からいきましょう。比熱も熱容量も温度1℃上げるのに必要なエネルギー、つまり物質の温めやすさの指標。
物質は温度が高くなればなるほど、エネルギーを多く持っているもの。なぜなら、温度が高いほど物質を構成する原子の運動が激しいから。
温度を上げるためにはエネルギーが必要です。どのくらいのエネルギーが必要ななのか？それを計算するために、比熱や熱容量を使います。
以下例題を見てみましょう。
Q1.60℃からさらに100℃まで沸かすのにどれだけエネルギーが要るでしょうか？
A1.20℃→60℃、40℃差で200KJ。
60℃→100℃も40℃差なのであと200KJ必要。
答えは200KJ。
Q2.20℃→80℃まで上げるには何J必要か？
A2.20℃→60℃、40℃差で200KJ必要。と言うことは、
1℃加熱するのに必要なエネルギーは200KJ/40=5KJ。
20℃→80℃の60℃差だと、5KJx60で300KJ必要。
答えは300KJ。
ここで出てきた、1℃加熱するのに必要なエネルギー5KJこそ熱容量。
その5KJを質量[g]で割った値が比熱。
いずれにせよ、温度1℃上げるのに必要なエネルギーであることは変わりありませんね。
＼次のページで「3.比熱と熱容量の違い」を解説！／
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